Aplikasi Aritmetik

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1.PENDAHULUAN

2.TUJUAN

3.ALAT DAN BAHAN

4.DASAR TEORI

5.PERCOBAAN

6.DOWNLOAD FILE 

Pembuka dan Penutup Garasi Otomatis

1.Pendahuluan[Back]

Dalam perkembangan teknologi saat ini, otomatisasi sistem semakin banyak diterapkan untuk memudahkan kehidupan sehari-hari. Salah satu contoh penerapannya adalah pada sistem garasi otomatis, yang memungkinkan pintu garasi untuk membuka dan menutup secara otomatis dengan menggunakan rangkaian digital. Pada tugas besar ini, penulis akan merancang dan menganalisis sistem pembuka dan penutup garasi otomatis menggunakan rangkaian aritmetik, yang merupakan salah satu konsep dasar dalam mata kuliah Sistem Digital. Rangkaian aritmetik digunakan untuk menghitung urutan logika yang diperlukan untuk mengendalikan perangkat keras garasi, sehingga dapat mengoptimalkan efisiensi dan akurasi pengoperasian pintu garasi secara otomatis.

2.Tujuan[Back]

1. Untuk memahami bagaimana sistem digital bekerja
2. Untuk memahami bagaimana sistem aritmetik bekerja

3.Alat dan Bahan[Back]

1. Gerbang And

Gerbang AND digunakan untuk menghasilkan 

logika 1 jika semua masukan berlogika 1, jika tidak maka output yang dihasilkan akan berlogika 0.

2. Gerbang Or

Gerbang OR digunakan untuk menghasilkan 

logika 0 jika semua masukan berlogika 0, jika tidak maka output yang dihasilkan akan berlogika 1.

3. LED
Light Emiting Diode (LED) adalah komponen yang dapat memancarkan cahaya. Struktur LED sama dengan dioda.

4. Switch

Fungsi switch untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik (arus listrik) pada jaringan arus listrik kuat maupun jaringan arus listrik yang lemah.

5. Baterai 

Baterai merupakan sebuah sel listrik yang memiliki proses elektrokimia yang reversible dengan tingkat keefisiensian yang tinggi. Proses elektrokimia adalah proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik yang terjadi pada saat proses pengosongan baterai serta proses pengubahan energi listrik menjadi energi kimia yang terjadi pada saat proses pengisian baterai.

6. Ground 

sistem pentanahan yang berfungsi untuk meniadakan beda potensial sehingga jika ada kebocoran tegangan atau arus akan langsung dibuang ke bumi.

7. Dioda

Dioda adalah komponen aktif dua kutub yang pada umumnya bersifat semikonduktor yang fungsinya mengubah arus bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC).

8. Resistor

Resistor adalah komponen yang berfungsi untuk mengendalikan arus listrik dengan memberikan hambatan terhadap aliran arus dalam suatu rangkaian elektronika.

Cara membaca kode warna pada resistor :

Kode warna resistor :

- Alat:

    - Power Supply

                    

    - Voltmeter

               

    - Motor DC

- Bahan:

    - Resistor

                  

    - Transistor

    - OP-AMP

 

- Infrared Sensor

Fitur dan Spesifikasi Sensor :

Fitur	Spesifikasi
Nama	Sensor Infrared Proximity
Tipe	Module Sensor
Banyak Pin	3 Pin
Tegangan Masukan	3-5 Volt
Konsumsi Arus	23 mA saat 3.0V dan 43 mA saat 5.0V
Jarak pembacaan	2 - 30 cm (diatur dengan potensiometer)
Keluaran Sensor	Digital LOW
Lampu LED indikator	Ada

- Touch Sensor

- Sensor suhu (LM35)

- Sensor GP2D120

    - Relay

.

    - LED-RED

    - Buzzer

- 7842

4.Dasar Teori[Back]

- Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian. Fungsi resistor yang bersifat resistif merupakan salah satu komponen kategori pasif dalam elektronika. Satuan resistansi resistor disebut Ohm yang dilambangkan dengan simbol Omega (𝛀). Hukum Ohm mengatakan bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya.

Rumus Hukum Ohm

 

Simbol Resistor

 Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan        10(10^n)

 

    -Relay

    Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A.

 Pada dasarnya, Relay terdiri dari 4 komponen dasar  yaitu :

1. Electromagnet (Coil)
2. Armature
3. Switch Contact Point (Saklar)
4. Spring

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

• Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)
• Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

    Sebuah Besi (Iron Core) yang dililit oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN atau tidak terhubung. Pada saat tidak dialiri arus listrik, Armature akan kembali lagi ke posisi Awal (NC). Coil yang digunakan oleh Relay untuk menarik Contact Poin ke Posisi Close pada umumnya hanya membutuhkan arus listrik yang relatif kecil.

 

Beberapa fungsi Relay yang telah umum diaplikasikan kedalam peralatan Elektronika diantaranya adalah :

1. Relay digunakan untuk menjalankan Fungsi Logika (Logic Function)
2. Relay digunakan untuk memberikan Fungsi penundaan waktu (Time Delay Function)
3. Relay digunakan untuk mengendalikan Sirkuit Tegangan tinggi dengan bantuan dari Signal Tegangan rendah.
4. Ada juga Relay yang berfungsi untuk melindungi Motor ataupun komponen lainnya dari kelebihan Tegangan ataupun hubung singkat (Short).

  - Transistor

    Transistor merupakan salah satu Komponen Elektronika Aktif yang paling sering digunakan dalam rangkaian Elektronika, baik rangkaian Elektronika yang paling sederhana maupun rangkaian Elektronika yang rumit dan kompleks. Transistor pada umumnya terbuat dari bahan semikonduktor seperti Germanium, Silikon, dan Gallium Arsenide. Secara umum, Transistor dapat dibagi menjadi 2 kelompok Jenis yaitu Transistor Bipolar (BJT) dan Field Effect Transistor (FET).

 

Fungsi-fungsi Transistor diantaranya adalah :

• sebagai Penyearah,
• sebagai Penguat tegangan dan daya,
• sebagai Stabilisasi tegangan,
• sebagai Mixer,
• sebagai Osilator
• sebagai Switch (Pemutus dan Penyambung Sirkuit)

    Transistor adalah Komponen Elektronika yang terdiri dari 3 Lapisan Semikonduktor dan memiliki 3 Terminal (kaki) yaitu Terminal Emitor yang disingkat dengan huruf “E”, Terminal Base (Basis) yang disingkat dengan huruf “B” serta Terminal Collector/Kolektor yang disingkat dengan huruf “C”. Berdasarkan strukturnya, Transistor sebenarnya merupakan gabungan dari sambungan 2 dioda. Dari gabungan tersebut , Transistor kemudian dibagi menjadi 2 tipe yaitu Transistor tipe NPN dan Transistor tipe PNP yang disebut juga dengan Transistor Bipolar. Dikatakan Bipolar karena memiliki 2 polaritas dalam membawa arus listrik.

NPN merupakan singkatan dari Negatif-Positif-Negatif sedangkan PNP adalah singkatan dari Positif-Negatif-Positif.

- Half Adder

Keluaran CARRY adalah keluaran gerbang AND. Namun, dua ekspresi ini pasti bisa diwakili

dalam berbagai bentuk menggunakan berbagai hukum dan teorema aljabar Boolean untuk menggambarkan fleksibilitas yang desainer dalam implementasi perangkat keras memiliki fungsi kombinasional yang sederhana seperti fungsi setengah penambah.

Kami telah mempelajari di Bab 6 tentang aljabar Boolean bagaimana berbagai gerbang logika dapat diimplementasikan dalam berupa gerbang NAND saja atau gerbang NOR. Meskipun cara paling sederhana untuk mengimplementasikan perangkat keras half-adder akan menggunakan gerbang EX-OR dua input untuk output SUM dan gerbang AND dua input untuk output CARRY, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 7.5, itu juga dapat diimplementasikan dengan menggunakan yang sesuai

pengaturan gerbang NAND atau NOR. Gambar 7.6 menunjukkan implementasi half-adder dengan

gerbang NAND saja.

Melihat lebih dekat pada diagram logika Gambar 7.6 mengungkapkan bahwa salah satu bagian dari rangkaian mengimplementasikan gerbang EX-OR dua masukan dengan gerbang NAND dua masukan. Implementasi EX-OR menggunakan NAND adalah dibahas pada bab sebelumnya. Gerbang AND yang diperlukan untuk menghasilkan output CARRY diimplementasikan dengan melengkapi output NAND yang sudah tersedia dari variabel input.

-7482

- Infrared Sensor

        Infra red (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier).

Bentuk dan Konfigurasi Pin IR Detector Photomodules TSOP

        Sensor Infrared adalah komponen elektronika yang dapat mendeteksi benda ketika cahaya infra merah terhalangi oleh benda. Sensor infared terdiri dari led infrared sebagai pemancar dan fototransistor sebagai penerima cahaya infra merah. Led infrared sebagai pemancar cahaya infra merah merupakan singkatan dari Light Emitting Diode Infrared yang terbuat dari bahan Galium Arsenida (GaAs) dapat memancarkan cahaya infra merah dan radiasi panas saat diberi energi listrik. (M. Aksin. 2013) Proses pemancaran cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan terhadap suatu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. (Sutrisno. 1987). Gambar led infrared dapat dilihat pada gambar 

        

        Di sini kami mengetahui bahwa sinar infrared merupakan sinar yang tidak dapat di lihat. Panjang gelombangnya sendiri yaitu 700 nm dan 1 mm. Sehingga disini saya ingin membuktikan bahwa sinar infrared dapat dijadikan alat lacak atau biasa disebut sensor. dengan panjang gelombang dan frequensi yang diketahui, sensor infrared diharapkan mampu dijadikan sebagai alat pendeteksi benda yang dapat membuka sebuah pintu secara otomatis.

        Infrared atau yang lazim dikenal dengan infra merah merupakan sinar elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang lebih dari cahaya yang terlihat, yakni antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infrared adalah cahaya yang tidak terlihat atau tak tertangkap mata. Apabila dilihat dengan menggunakan spektroskop cahaya maka radiasi dari sinar infrared akan terlihat pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang yang berada di atas panjang gelombang cahaya merah.

Dengan adanya panjang gelombang ini menyebabkan sinar infrared tidak tertangkap mata, tetapi radiasi dari panas yang ditimbulkan masih dapat terdeteksi.

Tabel

- Touch Sensor

        Seperti namanya, Touch Sensor atau Sensor Sentuh adalah sensor elektronik yang dapat mendeteksi sentuhan. Sensor Sentuh ini pada dasarnya beroperasi sebagai sakelar apabila disentuh, seperti sakelar pada lampu, layar sentuh ponsel dan lain sebagainya. Sensor Sentuh ini dikenal juga sebagai Sensor Taktil (Tactile Sensor). Seiring dengan perkembangan teknologi, sensor sentuh ini semakin banyak digunakan dan telah menggeser peranan sakelar mekanik pada perangkat-perangkat elektronik.

      Sensor sentuh merupakan sebuah saklar yang cara penggunaanya dengan cara disentuh menggunakan jari. Ketika sensor ini disentuh maka sensor akan bernilai HIGH, karena tubuh manusia terdapat aliran listrik sehingga sensor ini dapat bekerja. Sensor ini dapat kita gunakan untuk menyalakan lampu, motor, membuka pintu dan masih banyak lainnya.                                                                                                                                                                                      

(TTP223B)

        Dalam keadaan IDLE output yang dihasilkan adalah LOW (konsumsi daya sangat kecil) sedangkan saat ada jari yang menyentuh modul ini output yang dihasilkan adalah HIGH. Jika tidak ada aktifitas lebih dari 12 detik maka modul otomatis akan kembali ke mode IDLE (hemat daya).

        Modul dapat dipasang di belakang permukaan plastik, kaca dan bahan non-logam lainnya untuk menutupi permukaan sensor. Selain itu, jika kita dapat mengatur posisi yang tepat untuk sentuhan, kita juga dapat menyembunyikannya di dalam dinding, meja dan bagian tombol tersembunyi lainnya.

Cara kerja: 1. Dalam keadaan normal, modul menghasilkan sinyal low (hemat daya).

4. Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan

3. Jika tidak disentuh lagi selama 12 detik kembali ke mode hemat energi. Kelebihan: - Konsumsi daya yang rendah - Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC

- Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional

Rumus Tegangan sentuh maksimal  

𝐸𝑆 = 𝐼𝑘( 𝑅𝑘 + 1.5 𝜌𝑠)

Ket:    𝐼𝑘 = Arus fibrilasi

          𝑅𝑘 = Nilai tahanan pada badan manusia 

          𝜌𝑠 = Tahanan Jenis tanah 

 - Sensor GP2D120

Sensor infrared ranger Sharp GP2D120 memiliki kemampuan membaca jarak 4-30 cm. Namun, hasil konversi A/D tidak linier. Artinya, tegangan output sensor tidak berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

Untuk itu, perlu dilakukan linierisasi, agar tegangan output sensor berbanding lurus dengan jarak hasil pengukuran.

Merujuk pada datasheet GP2D120, disebutkan persamaan interpolasi V = 1 / ( R + 0.42 ), dimana V adalah tegangan output sensor dan R adalah jarak hasil pengukuran.

-Sensor Suhu (LM35)

Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100°C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1°C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang sangat mudah.
– Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
 – Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2.
 – Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
 – Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
 – Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 μA.
 – Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
 – Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
 – Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

Grafik karakteristik LM35 terhadap suhu

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.

Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor. Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :
 – Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.
 – Lineritas +10 mV/ º C.
 – Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
 – Range +2 º C – 150 º C.
 – Dioperasikan pada catu daya 4 V – 30 V.
 – Arus yang mengalir kurang dari 60 μA

 

5. Percobaan[Back]  

  

• Prosedur Percobaan
• Tambahkan alat dan bahan yang dibutuhkan pada library
• Susun pada schematic capture
• Hubungkan tiap-tiap komponen seperti gambar dibawah
• Run pada proteus (arah panah menunjukkan arah arus)

• Foto
  

Prinsip Kerja:

Pada aplikasi aritmetik ini digunakan untuk membuka dan menutup garasi otomatis, yang mana menggunakan infrared sensor, touch sensor dan sensor jarak.

Sensor Infrared

Digunakan untuk mendeteksi adanya mobil di depangarasi, jika ada mobil, maka logicstate berlogika 1, sehingga ada output tegangan yang keluar dari infrared sensor dan di jadikan input A1 untuk ic full adder 7482 sehingga jika berdasarkan truth table, saat inputnya 1 0 0 0 dan C0= 0, menghasilakan output 1 0 0, yang mana S1= 1, dan diumpankan ke resistor sebesar 10k ohm, sehingga arus pada kaki VBE sebesar 0,79 yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengaliri arus ke batrai dan motor sebagai pembuka pintu garasi.

Sensor Touch

Digunakan untuk menutup pintu garasi, jika ingin menutup pintu garasi maka bisa menyentuh sensor touch, maka logicstate berlogika 1, sehingga ada output tegangan yang keluar dari touch sensor dan di jadikan input A2 untuk ic full adder 7482 sehingga jika berdasarkan truth table, saat inputnya 0 1 0 0 dan C0= 0, menghasilakan output 0 1 0, yang mana S2= 1, dan diumpankan ke resistor sebesar 10k ohm, sehingga arus pada kaki VBE sebesar 0,79 yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor. Sehingga arus mengalir dari power supply, menuju relay, lalu kek kaki kolektor, kaki emitor dan ground. Karena adanya arus yang mengalir, maka relay akan berpindah ke kiri dan mengaliri arus ke batrai dan motor sebagai penutup pintu garasi.

Sensor Jarak GP2D120

Digunakan sensor jarak agar saat memarkirkan mobil dalam garasi dapat diketahui jarak mobil ke dinding, agar tidak menabrak. Saat jarak dinding dengan mobil kurang dari 10 cm, maka output tegangan untuk besar dari 1,30 V yang mana diumpankan ke kaki non-inverting detektor non-inverting. Dimana pada rangkaian detektor non-inverting terdapat tegangan referensi yang dapat diatur menggunakan potensiometer dgn maksimal tegangan sebesar 5V.  Cara mencari nilai tegangan referensi, persentase potensiometer yang dipakai dikali maksimal tegangan referensi, akan didapatkan (26%x5=1,30V). Kemudian, di rangkaian detektor non inverting, terdapat tegangan saturasi yang dimana ketika tegangan input >= tegangan referensi maka output yg dihasilkan adalah +Vsat, namun apabila tegangan input kecil dari tegangan referensi maka outputnya -Vsat. didapat dgn rumus (+-vsat= +-vs+-2 atau Vout= AOL*(Vnon-inverting -Vinverting) AOL=100x) sehingga yang kita dapatkan pada rangkaian ini, krna tegangan input>= tegangan referensi, didapatkan +vsat sebesar 13,8V. Lalu diumpankan ke resistor sebesar 10k. Lalu diumpankan ke input A half adder sehingga outpuntnya S= 1 dan diumpankan ke resistor sebesar 10k ohm menghasilkan tegangan sebesar 0,87V. Yang mana cukup untuk mengaktifkan transistor, sehingga mengalir arus dari power supplay menuju relay, menuju kaki kolektor, lalu kaki emitor dan ground. Karena ada arus yang mengalirr, maka relay berpindah ke kiri dan arus mengalir dari batrai menuju alarm penanda bahwa jarak mobil dan dinding terlalu dekat.

Sensor suhu (LM35)

Jika suhu yang dideteksi sensor lebih atau sama 25 oC maka pad rangkaian detektor non-inverting Vin > Vref sehingga outputnya adalah +Vsat =+13.9v. Lalu masuk ke rangkaian hakf adder. Sehingga, ouputnya pada S1 adalah 1. tegangan output ini nantinya akan mengaktifkan transistor karena Vbe>0.7 sehingga timbul arus dari power supply ke relay yang membuat relay berpindah yang nantinya akan menyalakan  kipas angin dan LED.

6. Download File[Back]

• Download File HTML klik disini
• Download Rangkaian Simulasi
• Download video simulasi
• Download datasheet resistor
• Download datasheet transistor BC 547
• Download datasheet LED
• Download datasheet motor dc
• Download datasheet buzzer
• Download datasheet relay
• Download datasheet dioda
• Download datasheet ic LM358
• Download datasheet ic 7482
• Download datasheet sensor touch
• Download datasheet sensor infrared
• Download datasheet sensor GP2D120
• Download datasheet sensor suhu
• Download library sensor touch
• Download library sensor infrared
• Download library sensor suhu